可展开遮阳罩技术研究进展及其关键科学问题

可展开遮阳罩一般是由多层轻质柔性高精度无褶皱薄膜和展开支撑臂及其控制装置组成,在轨后展开支撑臂有序展开多层大面积薄膜实现光控制和热控制性能,能有效改善和防护空间航天器。针对可展开遮阳罩结构,依据一维轴向、二维平面与三维周向的展开方式分类总结国内外可展开遮阳罩技术的研究进展,并对不同遮阳罩结构形状、薄膜材料、层数与展开方式等进行对比分析;梳理出遮阳罩在杂光抑制、折叠与展开变形机理、极端环境下薄膜多场耦合、低温热控、太阳辐射光压力矩及其计算方法等方面的关键科学问题,并给出了中国研究遮阳罩的发展建议。     

采用瞬态球状热斗篷方法的浅层地下目标红外隐身技术

由于浅层地下目标与背景土壤的热物性不同,影响了整个区域表面的温度场分布,容易被敌方探测系统发现并击毁。针对这一问题,考虑太阳辐射、天空辐射以及风速的影响,建立了埋藏地下目标的区域温度分布传热模型,揭示了不同时段埋藏地下目标对区域表面温度场的影响。在变换热力学的基础上,通过坐标变换的方法,推导出球状瞬态热斗篷的导热系数的通解表达式。根据等效介质理论,对设计的热物性参数进行均质化,并通过数值实验方法验证了基于热斗篷地下目标红外隐身技术的可行性。     

移动式铁路油罐车清洗装置水循环使用与节能分析

装备节能研究对建设绿色节能型社会具有重要意义。对移动式铁路油罐车清洗装置中清洗管路和吸污管路的热损进行分析计算,提出了水掺混循环使用的节能清洗方案,对清洗工艺中的传热过程、水循环使用中水掺混比例进行了详尽的分析计算,并对节能效果进行了分析。结果表明,清洗管路系统热损较低,水掺混循环使用的节能效果明显。     

导线绝缘层火灾痕迹研究

以铜芯聚氯乙烯绝缘软导线作为实验材料,使用火灾痕迹物证综合实验台和箱式电阻炉等模拟火场条件,分别制备出导线绝缘层在过负荷、火烧和短路三种状态下的炭化痕迹样品,宏观观察结果表明这三种情况下导线绝缘层破坏显示出不同的特征。将导线绝缘层过负荷、火烧和短路三种痕迹样品碳化物分别制成碳管并测其导电性能,发现它们的导电性能存在规律性,短路形成的绝缘层碳化物导电性优于过负荷、火烧形成的碳化物导电性,而对于火烧形成碳化物,在一定温度范围内随着温度升高导电性有增强的规律。     

四支板超声速引射器性能特性试验

对二维喷管构型的四支板超声速引射器进行冷流试验,分析启动、负载匹配方面的性能特性。试验结果表明:启动特性方面,四支板超声速引射系统的盲腔压力低于3 kPa,引射器入口腔压的迟滞压力比启动压力低15.9%。负载匹配特性方面,四支板引射器在小引射系数、大增压比状态下具有十分明显的优势,当引射系数为0.04时,增压比为11.21;当引射系数为0.10时,增压比为7.0。因此,二维喷管构型的多支板超声速引射器具有良好的启动、负载匹配性能,工程应用潜力较大。     

陶瓷/金属梯度热障涂层的制备及性能评价

为了评价陶瓷/金属梯度热障涂层的性能,设计了4种涂层方案和2种基体材料(1Cr18Ni9Ti和2Cr13).利用单枪单送粉器成功地制备了线性梯度涂层.通过观察涂层的微观结构、测量涂层的抗热震性能和热残余应力来评价涂层的性能.利用扫描电镜对各种陶瓷涂层的微观结构进行了观察和分析,利用X射线能谱分析得到了陶瓷梯度涂层试样中的不同区域的衍射图.热震试验表明,梯度涂层比非梯度涂层具有更好的抗热震性能.采用钻孔法对不同涂层方案进行了残余应力的测量,结果表明,压应力出现在1Cr18Ni9Ti基体材料上,而拉应力出现在2Cr13基体材料上.     

热障涂层厚度及其涂敷下材料内部缺陷的红外定量识别

针对热障涂层结构材料红外定量检测存在的不足,提出基于脉冲相位的LM(LevenbergMarquardt)识别算法。针对研究问题,建立了轴对称圆柱坐标下热障涂层结构材料的瞬态导热模型,利用有限体积法计算出检测表面的温度场,经快速傅里叶变换得到检测表面的相位分布,分析待检测参数对检测表面相位差的影响。以相位为识别条件,采用LM反演算法对热障涂层厚度及其涂敷下材料内部缺陷位置大小进行定量识别,并采用数值实验方法验证了基于相位的LM识别方法的有效性。     

飞行器层板式前缘热管防热结构等效热分析

针对高超声速飞行器前缘尖锐部件所面临的严重气动热,提出层板式前缘热管防热结构。为避免前缘热管内复杂的两相传热传质计算,对高温热管蒸汽腔的传热进行了等效导热分析,讨论了蒸汽腔的等效导热系数的计算方法,与常规高温热管试验对比验证了计算方法的准确性。对该结构热防护效果的计算表明,当飞行器在34 km高度以7Ma速度飞行时,以IN718为管壁材料、Na为工质的层板式热管对头部半径为15 mm的前缘结构具有良好的热防护效果。     

碳纤维混凝土抗冻性能试验研究

为了增强高昼夜温差地区营房屋面和墙体的抗裂性能,提高营房安全性、舒适性及使用寿命,利用快速冻融法对碳纤维混凝土进行了300次冻融循环试验,并测量其相对动弹性模量和质量损失情况。结果显示:普通混凝土在150次冻融循环试验后试件破坏严重,平均质量损失了0.695 kg,损失率为6.9%;碳纤维混凝土在300次冻融循环试验后外形仍保持较好的完整性,平均质量损失了0.514 kg,损失率为5.19%,相对动弹性模量最多下降了34%,其中体积分数为1%的碳纤维混凝土平均质量损失仅为0.398 kg,损失率为4.05%,相对动弹性模量下降了31%。试验表明碳纤维可以改善混凝土的抗冻性能,适用于高昼夜温差地区建筑。     

简谐外磁场环境下J-C模型的热力学纠缠

以简谐外磁场环境下的J-C模型为研究对象,从系统的哈密顿矩阵出发,通过计算模拟得出热力学纠缠度解析表达式。计算结果表明,对应于不同的外磁场强度,系统热力学纠缠度呈周期性余弦变化,但随环境温度升高快速衰减;在相同环境温度下,系统热力学纠缠度关于磁场强度左右不对称变化。